STP原理

交换环路的问题：1、MAC地址震荡  2、广播风暴  3、多帧复制 
STP（生成树协议）的作用：通过阻塞端口来消除环路，并实现链路备份的目的
STP基于SPAF算法

STP存在的问题：
1、拓扑收敛慢，当网络拓扑发生改变的时候，生成树协议需要50-52秒的时间才能完成拓扑收敛。
2、不能提供负载均衡的功能。当网络中出现环路的时候，生成树协议简单的将环路进行Block，这样该链路就不能进行数据包的转发，浪费网络资源。

指定端口：是交换机向所连网段转发配置BPDU的端口，每个网段有且只能有一个指定端口即非根网桥的指定端口连接着阻塞端口
根端口：非根桥交换机去往根桥的最优端口
预备端口：如果一个端口既不是指定端口也不是根端口，则此端口为预备端口。预备端口将被阻塞
非根桥：不是根桥的其他交换机
根桥：是STP网路的逻辑中心，端口皆为指定端口，交换网络中网桥ID最小的交换机

STP的步骤：1、根桥选举  2、根端口选举  3、指定端口选举

简易版：

根网桥 优先级 小的 mac地址 小的
根端口：

到根网桥最低的根路径成本
直连的网桥ID最小
网段两端端口小的
指定端口

根路径成本较低（路径上的根端口cost之和）
所在的交换机网桥ID的值较小
端口ID的值较小

详细版：

根桥选举：首先每个交换机认为自己是根桥，所有端口为指定端口向所有端口转发BPDU报文，然后比较BPDU中的根桥ID和自己的ID如果相同比较MAC地址，地址小的优先级更高 然后交换机会修改自己的BPDU报文的根桥ID字段，宣告新的根桥。

 

根端口选举：非根桥通过对比多条路径的路径开销，选出到达根桥的最短路径，这条最短路径的路径开销被称为RPC（Root Path Cost，根路径开销），并生成无环树状网络。根桥的根路径开销是0。
1 根网桥路径到该非根网桥端口成本最低，从根网桥到达非根网桥的每个端口的开销，开销最小的端口为该非根网桥的根端口
2 比该网桥对端网桥的网桥ID；
3 比该网桥对端网桥的端口ID

指定端口选举：
为了消除环路形成的可能，STP进行最后的计算，在每一个网段上选择一个指定端口
1>某网段到根网桥的路径成本最小。
2>端口所在交换机的网桥ID最小
3>该网桥对端网桥端口ID最小（即端口优先级和端口编号，先比优先级，默认为128）

 

根路径开销是到根桥的路径的总开销，而端口开销指的是交换机某个端口的开销，

stp认为接收端口不存在开销。

端口选举都是看端口优先级和端口编号（这两组成端口ID）

stp有五种状态

Discarding（阻塞状态）：此时，二层端口为非指定端口，也bai不会参与数据帧的转发。该端口通过接收BPDU来判断根交换机的位置和根ID，以及在STP拓扑收敛结束之后，各交换机端口应该处于什么状态，在默认情况下，端口会在这种状态下停留20秒钟时间。
2、Listening（侦听状态）：生成树此时已经根据交换机所接收到的BPDU而判断出了这个端口应该参与数据帧的转发。
于是交换机端口就将不再满足于接收BPDU，而同时也开始发送自己的BPDU，并以此通告邻接的交换机该端口会在活动拓扑中参与转发数据帧的工作。在默认情况下，该端口会在这种状态下停留15秒钟的时间。
3、Learning(学习状态)：这个二层端口准备参与数据帧的转发，并开始填写MAC表。在默认情况下，端口会在这种状态下停留15秒钟时间。
4、Forwarding（转发状态）：这个二层端口已经成为了活动拓扑的一个组成部分，它会转发数据帧，并同时收发BPDU。端口会在这种状态下停留15秒钟时间
5、Disabled（禁用状态）：这个二层端口不会参与生成树，也不会转发数据帧。端口会在这种状态下停留10秒钟时间。